Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

318 J. Bille
Tabelle 14.12. Daten des Titan:Saphir-Kristalls
Brechungsindex n =1, 76
Fluoreszenzlebensdauer τ =3, 2:µs
Fluoreszenzbreite(FWHM) ∆λ ∼ 180: nm
Wellenlänge maximaler Emission λp ∼ 790: nm
Wirkungsquerschnitt parallel zur c-Achse σp ∼ 4, 1 × 10 −19 cm 2
senkrecht zur c-Achse σs ∼ 2, 0 × 10 −19 cm 2
Quanteneffizienz für 530 nm Pumpphoton ηQ ∼ 1
600–1070 nm ermöglicht. Das Maximum der Fluoreszenz liegt bei etwa 800 nm.
Typische Daten sind in Tabelle 14.12 zusammengestellt [4].
Kerr-Lens-Modenkopplung. Als einfaches Modell der Kerr-Lens-Modenkopplung
kann man ein System mit drei Komponente n ansetzen:
• Eine dispersive Verzögerung, die meist durch Prismenstrecken erreicht
wird;
• eine Amplitudenmodulation,
• die Kerr-Nichtlinearität.
Im Ti:Saphir-Festkörperlaser führt das Kerr-Lens-Modelocking zur Amplitudenmodulation.
Grundlage hierfür ist der intensitätsabhängige Brechungsindex,
der eine Selbstfokussierung im Kerr-Medium verursacht. Dies lässt sich
auf zwei Arten ausnutzen: Einerseits lässt sich die leistungsbezogene Änderung
im Strahlprofil durch eine Blende in eine passive Amplitudenmodulation
umsetzen. Abbildung 14.31 erläutert diesen Vorgang. Andererseits wird
durch die Selbstfokussierung im Gain-Medium eine bessere Ausnutzung der
Pumpleistung ermöglicht (Abb. 14.32): Der mittels eines zweiten Lasers gepumpte
Bereich zwischen −0, 008 und +0, 008 mm hat mit dem gestrichelt
dargestellten KLM-Mode einer größeren Überlapp als mit dem gepunktet
gezeichneten CW-Mode. Also wird der KLM-Mode eine höhere Verstärkung
erfahren. Dieser Vorgang wird als Gain-Guiding bezeichnet.
Beide Effekte führen zusammen zu einer Selektion: der KLM-Mode wird
durch die geringeren Verluste und die höhere Verstärkung ausgewählt. Dieser
Einschwingvorgang dauert je nach Konfiguration zwischen 500 und 2000
Umläufe und ist statistischen Schwankungen unterworfen.
Abb. 14.31. Wirkungsweise einer Blende im Resonator